PDF《Cu-0.69Cr-0.13Zr 合金时效过程中微结构演化》

第44 卷第9期稀有金属材料与工程 Vol.

44, No.9

2015 年9月RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING September

2015 收稿日期:2014-09-28 基金项目:国家自然科学基金 (512450089);

河南省教育厅基金 (12A430009) 作者简介: 李强, 男,

1976 年生, 博士, 副教授, 河南理工大学材料科学与工程学院, 河南 焦作 454000,

电话: 0391-3986901, E-mail: [email protected] Cu-0.69Cr-0.13Zr 合金时效过程中微结构演化 的小角 X 射线散射法研究 李强,杨莉,李雷(河南理工大学,河南 焦作 454000) 摘要:利用小角 X 射线散射(SAXS)技术测试了 Cu-0.69Cr-0.13Zr 合金在

470 ℃时效时析出相粒径的统计尺寸.结果表 明,Cu-0.69Cr-0.13Zr 合金在

470 ℃下时效,保温时间在 1.5~3.5 h 间,析出相的粒径统计大小为 4.97~5.48 nm,析出相粒子 随时效时间延长无明显长大;

使用透射电子显微镜观测时效温度为

470 ℃时效时间为 2.5 h 样品中析出相粒子,测量粒径约 为5nm.2 种测量方法所获得的析出相粒径尺寸无明显差异,相互吻合较好.证明小角 X 射线散射法测量 Cu-0.69Cr-0.13Zr 合金时效析出相尺寸是准确的.该方法可用于测量 Cu-0.69Cr-0.13Zr 合金时效析出相尺寸,比透射电镜测量方法更具有统计 意义和参考价值. 关键词:小角 X 射线散射;

Cu-0.69Cr-0.13Zr 合金;

时效;

析出相 中图法分类号:TG146.1+

1 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2015)09-2165-05 随着电子工业和高速列车的飞速发展, 对铜合金的 强度和导电性能提出了更高的要求.铜铬锆合金是一种 新型高强高导铜合金,广泛用于集成电路引线框架、电 车和电力机车架空导线、 缝焊滚轮、 电气工程开关触桥、 发电机的集电环、电枢、转子、电动工具换向器等领域. 在一定的热处理条件下,铜铬锆合金可以得到比现有材 料更优的综合性能,可用于电连接器组件,用于支撑的 轴环和支承板组件[1-3] .作为我国新一代电子工业用材, 研究与开发铜铬锆系列合金是非常必要的. 铜铬锆合金的主要强化机制是时效加冷加工强化, 其导电机理是微合金元素在时效过程中的近全部析出. 析出相的特征决定了其力学性能[4] .而时效过程中析出 相的尺寸是决定时效强化量的一个重要参数.而一般来 说,析出相的尺寸不是严格的统一,而是在某一个狭窄 范围内的近正态分布.测量析出相尺寸的常用方法是透 射电子显微镜观察,其观察结果是个别的、少量的,很 难获得析出相的平均尺寸与分布特征等统计信息.而同 步辐射小角 X 射线散射法恰好能够观察并获得析出相的 这些统计信息[5] .现有的研究工作主要是用透射电镜来 分析析出相的尺寸、形状和晶体结构,从而获得析出相 的大小、分布等不具有统计意义的信息.但由于铜铬锆 合金析出相细小,一般的技术包括透射电镜法都很难提 供有关析出相准确的具有统计意义的定量信息[6] .在过 去的研究中, 发现利用小角 X 射线散射(small angle X-ray scattering, SAXS )理论可以很好地确定纳米级析出相的颗 粒尺寸与分散特征[7] . 为了定量地描述时效过程中析出相 尺寸与分散特征等信息,本实验利用小角 X 射线散射技 术研究铜铬锆合金时效过程中的析出相,进而得到析出 相粒子的统计尺寸和积分不变量的统计信息,并用透射 电镜方法来验证,进而证明 SAXS 技术在研究铜铬锆合 金时效析出相检测信息方面是一个可供选择的方法.